impulsos card´ıacos que pode ser usada 72h cont´ınuas. Este sistema tem um display com um c ´odigo de cores que permite ao utente e ao M´edico detetar facilmente anomalias. Vitaljacket, `a semelhanc¸a do Imec-Patch, ´e equipado com um dispositivo de transmiss˜ao Bluetooth que permite o envio da informac¸˜ao para um Smartphone, PDA ou outro dispositivo capaz de comunicar com este protocolo [10].
Figura 2.9: Dispositivo de Aquisic¸˜ao de ECG- Vitaljacket[10]
2.2.5 Comparac¸˜ao entre os principais dispositivos de aquisic¸˜ao do ECG port´ateis
Especificac¸ ˜oes NetGuard V-Patch IMEC-Patch Vitaljacket
Bateria N˜ao Definido 7 dias 1 mˆes 3 Dias
El´etrodos 1 3 3 1 Ou 5
Informac¸˜ao transmitida Eventos Eventos Batimento card´ıaco, Eventos, Ati- vidade F´ısica Batimento card´ıaco, Eventos, Ati- vidade F´ısica N ´umero de arritmias 2 Tipos 10 Tipos N˜ao definido 4 Tipos
Tabela 2.1: Tabela Comparativa
2.3
O ECG Capacitivo
No eletrocardiograma capacitivo os el´etrodos s˜ao capacitivos, n˜ao existindo contacto galvˆanico entre o el´etrodo e o paciente. O que permite que o paciente, seja monitorizado durante as suas atividades, sem a necessidade de intervenc¸˜ao m´edica.
2.3.1 A Hist ´oria
Em 1968, A. Lopez e P. C. Richardson, desenvolveram pela primeira vez um el´etrodo que n˜ao requeria contacto ohmico. O primeiro design era um disco de alum´ınio que foi
2.3. O ECG CAPACITIVO
anodizado de forma a formar uma capacidade em s´erie com a pele.[11] Esta capacidade pode ser calculada por:
C= 0r
A
d (2.7)
Onde A ´e a ´area efetiva do el´etrodo, d ´e a espessura, 0 ´e a permitividade do v´acuo e r ´e a
constate do dieletrico da roupa [12]. Os sinais eram adquiridos capacitivamente e ligados a um buffer em s´erie com um circuito de instrumentac¸˜ao [3].
2.3.2 A Atualidade
Os sitemas de aquisic¸˜ao de ECG capacitivo s˜ao bastante sens´ıveis ao ru´ıdo, por isso requerem um cuidado acrescido na elaborac¸˜ao dos seus circuitos. O sinal recebido tem uma amplitude pequena e por isso a corrupc¸˜ao deste com ru´ıdo compromete a qualidade do sistema. Atualmente existem v´arias abordagens que tentam resolver da melhor forma poss´ıvel este problema; nesta subsecc¸˜ao ser˜ao abordados as principais.
A aquisic¸˜ao do sinal el´ectrico card´ıaco pode ser vista pelo seguinte diagrama cujos blocos se descrevem de seguida:
Figura 2.10: Diagrama de blocos da aquisic¸˜ao do ECG capacitivo, dos sistemas actuais
O El´etrodo nos sistemas atuais
O el´etrodo: na maioria das abordagens a este sistema, o el´etrodo ´e protegido por um shield, que ajuda que ru´ıdos externos n˜ao interfiram na aquisic¸˜ao do sinal [13, 14, 15, 16].
A principal limitac¸˜ao do ECG capacitivo ´e o facto da capacidade se carregar estaticamente. A descarga da capacidade pode ser realizada de v´arias formas, as principais s˜ao o uso de uma resistˆencia de grande valor, tipicamente na casa dos giga-Ohm, para n˜ao degradar a impedˆancia de entrada, e a outra forma ´e o uso de dois d´ıodos antiparalelos ligados `a terra [13].
A polarizac¸˜ao com resistˆencia tem a vantagem, de n˜ao degradar muito a impedˆancia de entrada, mas por outro lado, ´e mais lento a recuperar de perturbac¸ ˜oes externas e introduz ru´ıdo t´ermico.
A polarizac¸˜ao com d´ıodos usa a corrente de fuga para polarizar, n˜ao tem uma impedˆancia t˜ao elevada como a resistˆencia, mas recupera mais r´apido de perturbac¸ ˜oes externas [13].
2.3. O ECG CAPACITIVO
Figura 2.11: Comparac¸˜ao dos 2 m´etodos de polarizac¸˜ao
Tipo de
polarizac¸˜ao
Impedˆancia Frequˆencia de corte Ru´ıdo t´ermico Recuperac¸˜ao de
perturbac¸ ˜oes
Resistˆencia Alta (Gigas) mHz Alto Lento
D´ıodos M´edia (Megas) Hz Baixo R´apido
Tabela 2.2: Tabela Comparativa
O buffer dos sistemas atuais
-O buffer: ´e um amplificador operacional de ganho unit´ario, ´e utilizado no primeiro an- dar, devido `a necessidade de ter uma impedˆancia de entrada bastante elevada. V´arios autores usam um seguidor de tens˜ao simples [13, 15, 17], enquanto os autores Gert Cauwenberghs e Yu M. Chi [14], usam no amplificador operacional um filtro passa alto em feedback positivo, para tentar neutralizar a capacidade de entrada e para melhorar o CMRR. Tem a vantagem de melhorar o CMRR, mas a neutralizac¸˜ao da capacidade de entrada n˜ao ´e significativa para a frequˆencia de trabalho 50Hz, acaba por isso tornar-se desnecess´aria esta neutralizac¸˜ao [14].
O processo de filtragem dos sistemas atuais
-A filtragem: O objetivo da filtragem ´e remover as componentes de frequˆencia, que contaminam o sinal. O n ´umero m´aximo de batimentos por minuto que o ser humano pode ter s˜ao, aproximadamente 220bpm [22] o que corresponde a 4Hz, ou seja o sinal que se pretende est´a tipicamente entre os 0.1Hz e os 4Hz. A abordagem mais comum ´e o uso de um filtro passa alto com uma frequˆencia de corte pr ´oxima de 0.1Hz, tem a vantagem de eliminar a componente DC que tenha um ligeiro desvio, [13, 14, 23, 24] mas por outro lado este tipo de filtro tem a desvantagem de o tempo de estabelecimento ser alto, diminuindo a constante de tempo do filtro, maior ser´a a distorc¸˜ao obtida no ECG [23]. A maioria dos autores utiliza a capacidade corpo-el´etrodo e a resistˆencia de polarizac¸˜ao para a construc¸˜ao deste filtro, realizando uma pr´e-filtragem do sinal antes do andar de alta impedˆancia de entrada.
2.3. O ECG CAPACITIVO
Figura 2.12: Esquema ilustrativo do primeiro andar do sistema
Dado que tipicamente Ce´e uma capacidade de pF e a resistˆencia de polarizac¸˜ao Rbanda
na ordem dos GΩ, fcser´a de poucos Hertz (2).
fc= 1
CeRb2π
(2.8) Considerando um el´etrodo de 10cm2, a 1mm de distˆancia com constante diel´etrica de 1.4 (o algod˜ao [25]) pela express˜ao 2.7 obt´em-se que Ce= 12pF, com uma resistˆencia de polarizac¸˜ao
de 100GΩ pela equac¸˜ao 2.8 obtem-se uma frequˆencia de corte de 0.1Hz [23]. Ap´os o andar de alta impedˆancia de entrada, alguns autores recorrem a uma filtragem passa-banda em torno das frequˆencias de interesse [15, 17, 24]. A escolha do processo de filtragem e os componentes a utilizar pode ser cr´ıtica. O sinal ECG obtido capacitivamente tem uma amplitude bastante baixa, tipicamente na casa do mV, o que leva a que o sistema seja facilmente afetado por ru´ıdo. O pr ´oprio ru´ıdo t´ermico introduzido pelos componentes perturba a aquisic¸˜ao do sinal, a figura 2.13, ilustra a contribuic¸˜ao das v´arias fontes de ru´ıdo no sistema e a variac¸˜ao do ru´ıdo
Figura 2.13: Impacto do ru´ıdo pelas v´arias fontes e impacto do filtro no ru´ıdo